專(zhuān)利名稱(chēng)：小型成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此披露的本發(fā)明涉及一個(gè)小尺寸的成像裝置。背景技術(shù)：
許多便攜式電子裝置，如手機(jī)和/或個(gè)人數(shù)字助理(PDA)，都包括一個(gè)小型照相機(jī) 模塊。這種模塊可以包括一個(gè)圖像感應(yīng)器、一個(gè)成像透鏡組件、和/或一個(gè)致動(dòng)器以調(diào)整成 像透鏡組件關(guān)于圖像感應(yīng)器的位置。當(dāng)設(shè)計(jì)師推出更薄、更小型、和/或更輕便的便攜式電 子裝置時(shí)，小型照相機(jī)模塊制造商就面對(duì)這樣的挑戰(zhàn)需要提供更小型的照相機(jī)模塊去配 合裝置中有限空間。

參照以下附圖，將描述非限制性和非詳盡性的實(shí)施例，其中相同參照碼表示相同 部件，除非另外特別說(shuō)明。圖1是一個(gè)實(shí)施例的小型成像模塊的部件分解示意圖。圖2是一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)透鏡組件的示意圖。圖3是一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)線圈的示意圖。圖4是一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)彈簧的示意圖。圖5是一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)彈簧的俯視圖。圖6是一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)致動(dòng)器部分的分解示意圖。圖7是一個(gè)實(shí)施例的小型成像模塊的部件的截面圖。圖8是一個(gè)實(shí)施例的未被啟動(dòng)的致動(dòng)器的示意圖。圖9是一個(gè)實(shí)施例的小型成像模塊的部件的截面圖。圖10是一個(gè)實(shí)施例的被啟動(dòng)的致動(dòng)器的示意圖。圖11是另一個(gè)實(shí)施例的小型成像模塊的部件的分解示意圖。圖12是另一個(gè)實(shí)施例的小微型成像模塊的部件的截面圖。圖13是一個(gè)實(shí)施例的未被啟動(dòng)的致動(dòng)器的示意圖。圖14是一個(gè)實(shí)施例的致動(dòng)器的部件的示意圖。圖15是另一個(gè)實(shí)施例的致動(dòng)器的部件的示意圖。圖16是另一個(gè)實(shí)施例的致動(dòng)器的部件的示意圖。發(fā)明詳述在以下的詳述里，將會(huì)闡述眾多具體細(xì)節(jié)以便能夠全面理解本發(fā)明。但是，本領(lǐng)域 技術(shù)人員將會(huì)明白，有時(shí)不需要這些具體細(xì)節(jié)也可以實(shí)施本發(fā)明。另外，為了不混淆本發(fā) 明，本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方法、裝置或系統(tǒng)將不予詳細(xì)描述。在說(shuō)明書(shū)里，“一個(gè)實(shí)施例”是指在本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施例里的與一個(gè)特別實(shí)施例 有關(guān)而描述的特別特征、結(jié)構(gòu)或特性。因此，在說(shuō)明書(shū)不同地方出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例里”不 一定是指同一實(shí)施例或描述的任何一個(gè)特定實(shí)施例。此外，將會(huì)理解，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例里，描述的特別特征、結(jié)構(gòu)、或特性可以以各種方式進(jìn)行組合。當(dāng)然，通常這些問(wèn)題可能會(huì)隨 著上下文的特定使用而發(fā)生變化。所以，參照有關(guān)上下文，上下文的特定描述或這些術(shù)語(yǔ)的 使用可以提供有效指引。同樣，在此使用的“和”、“和/或”和“或”可以包含各種涵義，同樣至少部分取決 于這些術(shù)語(yǔ)使用的上下文。通常，使用時(shí)，如果“或”和“和/或”關(guān)聯(lián)到一個(gè)列表，如A、B 或C，其可以是包含涵義，是指A、B和C，也可以是排他涵義，是A、B或C。另外，在此使用的 “一個(gè)或多個(gè)”可以用來(lái)描述單數(shù)的任何特征、結(jié)構(gòu)或特性，或可以用來(lái)描述特征、結(jié)構(gòu)或特 性的一些組合。盡管如此，應(yīng)該注意到，這僅是一個(gè)描述例子，本發(fā)明并不受限于此例子。在此所述的實(shí)施例包括一個(gè)小型成像模塊，其提供一個(gè)機(jī)制和/或允許一個(gè)方法 過(guò)程來(lái)調(diào)整成像透鏡和圖像感應(yīng)器之間的距離，其中小型模塊的覆蓋區(qū)域(footprint)可 以與圖像感應(yīng)器的覆蓋區(qū)域幾乎相等，甚至更小。換言之，小型成像模塊的俯視面積不會(huì)超 出圖像感應(yīng)器的俯視面積。這樣的小型成像模塊可以為設(shè)計(jì)師們提供一點(diǎn)優(yōu)勢(shì)將這樣的 模塊整合入愈加薄型、小型、和/或輕型的便攜式電子裝置內(nèi)，如小型相機(jī)。用來(lái)描述這些實(shí)施例的術(shù)語(yǔ)“在…上”、“在…下”、“上部的”、“下部的”和“在… 側(cè)”，是指相對(duì)于該小型成像模塊的光軸的位置。特別地，“在…上”和“在…下”是指沿著光 軸的位置，其中“在…上”是指一個(gè)元件的一側(cè)，而“在…下”是指該元件的另一個(gè)相反側(cè)。 相對(duì)于“在…上”和“在…下”，“在…側(cè)”是指元件的側(cè)面，其偏離光軸，如透鏡的周?chē)?。?外，應(yīng)該理解，這些術(shù)語(yǔ)不一定是指由重力或任何其它特定朝向所定義的方向。相反，這些 術(shù)語(yǔ)僅用來(lái)識(shí)別一個(gè)部分相對(duì)另一個(gè)部分。因此，“上部的”和“下部的”可以與“頂部的” 和“底部的”、“第一”和“第二”、“右”和“左”等互換。在一個(gè)特別實(shí)施例里，以上所述的相當(dāng)小的覆蓋區(qū)域，包含一個(gè)透鏡組件，其上部 分關(guān)于透鏡組件的光軸的徑向尺寸比下部分更小(更窄)。因此，可以安置致動(dòng)器以圍住透 鏡組件的上部分，并安置在透鏡組件下部分的上方。換言之，致動(dòng)器可以只圍住一部分透鏡 組件。在一個(gè)特別實(shí)施例里，例如，合成一體的致動(dòng)器可以被安裝在圖像感應(yīng)器上。比較之 下，小型相機(jī)模塊的致動(dòng)器也可以被安裝在一個(gè)印刷電路板上。在后面的例子里，該小型相 機(jī)模塊會(huì)有一個(gè)相當(dāng)大的尺寸。在一個(gè)特別實(shí)施例里，小型成像模塊如小型相機(jī)模塊的結(jié)構(gòu)，可以提供自動(dòng)對(duì)焦 和/或其它成像功能，其中成像透鏡的上部分比下部分更窄。被集成在該構(gòu)造內(nèi)的致動(dòng)器 的俯視面積，不會(huì)超出小型相機(jī)模塊的圖像感應(yīng)器的俯視面積。比較之下，將小型相機(jī)模塊 的致動(dòng)器置于成像透鏡的側(cè)面，就會(huì)導(dǎo)致一個(gè)相對(duì)較大的成像模塊剖面尺寸。這種較大的 剖面尺寸使小型相機(jī)模塊的覆蓋區(qū)域沒(méi)可能等于或小于其圖像感應(yīng)器的覆蓋區(qū)域。在一個(gè) 實(shí)施里，這個(gè)致動(dòng)器可以包括磁體和線圈以產(chǎn)生磁力在透鏡組件上。這個(gè)磁體可以是平坦 或平面形狀，例如平面圓盤(pán)的形狀。磁體可以是永磁體或電磁場(chǎng)產(chǎn)生器，如線圈。這種線圈 可以是線繞線圈、印刷線圈、和/或基板上的電鍍線圈。小型成像模塊可以包括一個(gè)彈簧以 提供回復(fù)力給透鏡組件。在其它實(shí)施例里，小型成像模塊可以包括一個(gè)致動(dòng)器，其有一個(gè)線圈，當(dāng)線圈被充 電時(shí)其與透鏡組件一起移動(dòng)，而磁體關(guān)于圖像感應(yīng)器是靜止的。在另一個(gè)結(jié)構(gòu)里，小型成像 模塊可以包括一個(gè)致動(dòng)器，其有一個(gè)線圈和一個(gè)磁體，其中當(dāng)線圈被充電時(shí)磁體與透鏡組 件一起移動(dòng)，而線圈保持靜止。
在一個(gè)特別實(shí)施里，該致動(dòng)器可以包括一個(gè)或多個(gè)磁體，其安置在一個(gè)平面上。在 另一個(gè)特別實(shí)施里，該致動(dòng)器可以包括一個(gè)或多個(gè)線圈，其安置在一個(gè)平面上。這些線圈的 電連接可以是串聯(lián)和/或并聯(lián)。在另一個(gè)特別實(shí)施里，這些線圈可以被安置在和/或位于 小型成像模塊的透鏡組件上。在另一個(gè)實(shí)施例里，小型攝像模塊可以包括一個(gè)致動(dòng)器，其包括至少兩組線圈以 產(chǎn)生電磁力，其中每組線圈被安置在兩個(gè)平行平面上。在一個(gè)特別實(shí)施里，可以安排這兩組 線圈的磁極方向是平行于小型成像模塊透鏡組件的光軸。在另一個(gè)特別實(shí)施里，如果這兩 組線圈被充電，其中一組線圈可以與透鏡組件一起移動(dòng)。當(dāng)然，小型成像模塊的這些細(xì)節(jié)僅 是例子，本發(fā)明權(quán)利要求主題并不受此限制。在一個(gè)實(shí)施例里，將包括一個(gè)或多個(gè)透鏡的透鏡組件安裝到致動(dòng)器的一部分、并 安置圖像感應(yīng)器以接受通過(guò)透鏡組件的光，而得到一個(gè)小型成像模塊。這個(gè)致動(dòng)器可以包 括一個(gè)或多個(gè)片彈簧(leaf spring)，其位于圖像感應(yīng)器和透鏡組件之間，以及一個(gè)或多個(gè) 片彈簧，其位于致動(dòng)器的線圈和磁體之間。在一個(gè)實(shí)施里，透鏡組件可以包括被安置在致動(dòng) 器中心腔內(nèi)的第一部分，以及被安置在致動(dòng)器中心腔和圖像感應(yīng)器之間的第二部分。在一 個(gè)或多個(gè)實(shí)施例里，透鏡組件的第一部分關(guān)對(duì)透鏡組件光軸的徑向尺寸比第二部分的徑向 尺寸更小。在該實(shí)施例里，至少一部分致動(dòng)器與圖像感應(yīng)器連接。在一個(gè)特別實(shí)施里，該致 動(dòng)器包括一個(gè)磁體和一個(gè)印刷電路板(PCB)線圈，它們被安置在透鏡組件下部分的上方。 如上所述，透鏡組件的下部分對(duì)于透鏡組件光軸的徑向尺寸比透鏡組件上部分的徑向尺寸 更小。例如，通過(guò)一個(gè)靜態(tài)支架(關(guān)于圖像感應(yīng)器)，致動(dòng)器的磁體可以安裝到圖像感應(yīng)器 上，而PCB線圈緊緊連接到透鏡組件上。如上所述，該致動(dòng)器可以縱向地驅(qū)動(dòng)透鏡組件以調(diào) 整透鏡組件關(guān)于圖像感應(yīng)器的位置。在此使用的“縱向地”是指一個(gè)幾乎平行于小型成像 模塊光軸的方向，而“橫向地”是指幾乎垂直于小型成像模塊光軸的平面上的一個(gè)方向。當(dāng) 然，小型成像模塊的這些細(xì)節(jié)僅是例子，而本發(fā)明主題并不受此限制。致動(dòng)器可以相當(dāng)準(zhǔn)確地控制透鏡組件的運(yùn)動(dòng)，從而各種成像功能，如對(duì)焦，能夠改 善圖像質(zhì)量。這種小型模塊的優(yōu)點(diǎn)是其覆蓋區(qū)域可以幾乎等于或小于圖像感應(yīng)器的覆蓋區(qū) 域，從而小型模塊的俯視面積幾乎不會(huì)超出圖像感應(yīng)器的俯視面積。在一個(gè)特別實(shí)施里，致 動(dòng)器的覆蓋區(qū)域比所述圖像感應(yīng)器的覆蓋區(qū)域小于1.2倍。而且，批量生產(chǎn)過(guò)程可以適用 于制造這種小型模塊。例如，批量過(guò)程可以包括一個(gè)晶圓級(jí)別的過(guò)程以制造小型圖像傳感 器的致動(dòng)器。這種過(guò)程可以獲得相對(duì)較高的制造效率，由于小型模塊提供變焦功能，從而降 低相機(jī)的制造成本。圖1是一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)小型成像模塊100的組件分解示意圖。該成像模塊包括 一個(gè)圖像感應(yīng)器110，其有球狀網(wǎng)格陣列接口 115(ball grid array interface)，盡管該成 像模塊可以包括許多不同類(lèi)型的電連接。圖像感應(yīng)器110包括一個(gè)有效成像區(qū)域118，其包 括諸如像素電荷耦合器件(CCD)陣列和/或一個(gè)或多個(gè)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)元 件。圖像感應(yīng)器110也可以包括一個(gè)無(wú)效成像區(qū)域112，其至少部分地圍住有效成像區(qū)域 118。無(wú)效成像區(qū)域112可以是有效成像區(qū)域118的一個(gè)邊框，可以用來(lái)物理支持小型成像 模塊100的其它部分，而不會(huì)妨礙入射到有效成像區(qū)域118上的光線。例如，一部分致動(dòng)器 160 (以下討論的)可以通過(guò)支架140安裝和/或連接到圖像感應(yīng)器110的無(wú)效成像區(qū)域 112，盡管本發(fā)明主題并不受此限制。
在一個(gè)實(shí)施例里，成像模塊100還包括一個(gè)透鏡組件150，其可以包括一個(gè)或多個(gè) 透鏡以提供圖像到圖像感應(yīng)器110的有效成像區(qū)域118上。該圖像不但可以包括可視波長(zhǎng)， 也可以包括紅外線和/或紫外線波長(zhǎng)。從而，該圖像被聚焦到有效成像區(qū)域118上，致動(dòng)器 160可以調(diào)整透鏡組件150相對(duì)圖像感應(yīng)器110的位置。在一個(gè)特別實(shí)施里，致動(dòng)器160可 以調(diào)整至少一部分透鏡組件150相對(duì)圖像感應(yīng)器110的縱向位置。如上所述，該透鏡組件 可以包括一個(gè)或多個(gè)透鏡，從而一個(gè)或多個(gè)該透鏡的縱向位置可以作為一組來(lái)調(diào)整。在一 個(gè)特別實(shí)施里，致動(dòng)器160可以包括一個(gè)磁體190、一個(gè)磁體支架195、一個(gè)片彈簧180、和/ 或一個(gè)線圈170。磁體支架195可以是一個(gè)平面支架，其提供一個(gè)區(qū)域和/或空間以容納一 個(gè)或多個(gè)磁體。電導(dǎo)線175可以提供電信號(hào)給線圈170。該導(dǎo)線可以是柔性導(dǎo)電體，如帶 狀物、一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線等。盡管磁體190如圖1所示包括四個(gè)部分，但本發(fā)明主題并不受此 限制。而且，在成像模塊的一個(gè)實(shí)施例里可以包含磁體支架195，也可以不包含。成像模塊 100還可以包括一個(gè)置于片彈簧130和圖像感應(yīng)器110之間的墊片120。支架140可以安 裝在片彈簧130的外圍區(qū)域上。在一個(gè)實(shí)施里，透鏡組件150可以包括一個(gè)上部分158和一個(gè)下部分152。每個(gè)部 分可以包括一個(gè)或多個(gè)透鏡。上部分158的尺寸小于下部分152的尺寸。這個(gè)小尺寸的上 部分158可以提供空間給一部分致動(dòng)器160，這將在以下詳細(xì)描述，而形成一個(gè)相當(dāng)較緊湊 的成像模塊。圖2是一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)透鏡組件250的示意圖。如上所述，透鏡組件250包 括一個(gè)上部分258和一個(gè)下部分252。每個(gè)部分可以包括一個(gè)或多個(gè)透鏡。在一個(gè)實(shí)施里， 一個(gè)或多個(gè)該透鏡的任何組合是可以相對(duì)于圖像感應(yīng)器而移動(dòng)的，如圖1所示的圖像感應(yīng) 器110。上部分258的尺寸小于下部分252的尺寸。在一個(gè)實(shí)施例里，上部分258和下部 分252的這個(gè)尺寸是關(guān)于透鏡組件250的光軸202來(lái)描述的。例如，上部分258關(guān)于透鏡 組件250光軸202的徑向尺寸比下部分252的徑向尺寸更小。當(dāng)然，透鏡組件250的這些 細(xì)節(jié)僅是例子，而本發(fā)明主題并不受此限制。圖3是一個(gè)實(shí)施例的線圈370的示意圖。例如，該線圈類(lèi)似于圖1所示的線圈170。 在一個(gè)實(shí)施里，透鏡組件，如圖11所示的透鏡組件1150，可以被安裝到線圈370上，如以下 的詳細(xì)描述。線圈370包括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電線圈374，其被安裝在一個(gè)基板372上。例如， 線圈370可以是在基板372的一層或多層里的多個(gè)導(dǎo)線環(huán)。電流流經(jīng)這個(gè)導(dǎo)線環(huán)可以產(chǎn)生 一個(gè)磁場(chǎng)，而產(chǎn)生一個(gè)作用力在磁體上，如圖1所示的磁體190。在這種情況下，彈簧180可 以提供一個(gè)回復(fù)力以抵抗這個(gè)磁作用力，從而提供一個(gè)機(jī)制來(lái)調(diào)整透鏡組件150關(guān)于圖像 感應(yīng)器110的縱向位置。線圈370還可以包括一個(gè)孔315，以允許光沿著光軸穿過(guò)線圈370。 盡管圖中未作顯示，但線圈370可以包括電連接區(qū)域，從中電流可以從電導(dǎo)線175 (圖1)流 到線圈370，反之亦然。當(dāng)然，線圈370的這些細(xì)節(jié)僅是示例，本發(fā)明主題并不受此限制。在一個(gè)實(shí)施里，線圈370可以是一個(gè)PCB線圈，其可以是一個(gè)多層柔性PCB線圈， 也可以不是。例如，該P(yáng)CB線圈是一個(gè)柔性PCB線圈。在另一個(gè)實(shí)施里，線圈370可以是纏 繞線圈，盡管本發(fā)明主題并不受此限制。與纏繞線圈相比，PCB線圈能夠提供許多優(yōu)點(diǎn)或優(yōu) 勢(shì)。例如，能夠以相當(dāng)嚴(yán)格的尺寸公差來(lái)制造PCB線圈，且可以是自立式的，而不需要固定 物、框架或寄載體(host)。PCB線圈可以是批量處理，且與纏繞線圈相比，相當(dāng)薄。PCB線圈 可以被設(shè)計(jì)成各種形狀和尺寸。該P(yáng)CB線圈同樣可以相當(dāng)容易地進(jìn)行設(shè)計(jì)和/或制造，以 包含多層而產(chǎn)生足夠的電磁磁通。
圖4是一個(gè)實(shí)施例的彈簧480的示意圖，而圖5是彈簧480的俯視圖。該彈簧可 以是一個(gè)片彈簧，如圖1所示的片彈簧180。在一個(gè)實(shí)施里，彈簧480可以包括一個(gè)中心部 分430和一個(gè)臂部份420，作為彈簧適應(yīng)性地移動(dòng)或彎曲。例如，如果中心部分430和臂部 份420偏移平衡位置時(shí)，中心部分430和臂部份420就可以提供一個(gè)回復(fù)力。固定部分410 可以是彈簧480的外圍部分，其被固定安裝在小型成像模塊的一個(gè)或多個(gè)部件上。例如，中 心部分430和臂部份420可以象彈簧一樣彎曲，而固定部分410則保持在一個(gè)相對(duì)固定的 位置。彈簧480還可以包括一個(gè)孔415，以允許光沿著光軸穿過(guò)彈簧480。當(dāng)然，彈簧480 的這些細(xì)節(jié)僅是示例，而本發(fā)明主題并不受此限制。圖6是一個(gè)實(shí)施例的致動(dòng)器600的一部分的分解示意圖。該部分包括一個(gè)線圈 670、一個(gè)片彈簧680、和一個(gè)磁體690。如上所述，磁體690可以包含一個(gè)或多個(gè)各種構(gòu)造 的永磁體。因此，圖6所示的磁體690與片彈簧680和線圈670的詳情僅是示例，本發(fā)明主 題并不受此限制。在一個(gè)實(shí)施里，片彈簧680包括一個(gè)外圍區(qū)683，其可以被物理連接到部 分線圈670。例如，外圍區(qū)683的邊緣可以被連接到線圈670的對(duì)應(yīng)邊緣，其關(guān)于圖1所示 的圖像感應(yīng)器110是靜止的。而且，片彈簧680的中心區(qū)687可以被物理連接到部分磁體 690。例如，部分中心區(qū)687可以被連接到磁體690的對(duì)應(yīng)部分，其被固定而隨著圖1所示 的透鏡組件150而移動(dòng)。線圈670、片彈簧680和磁體690包括一個(gè)孔615以容納至少一部 分透鏡組件150。當(dāng)然，致動(dòng)器的這一部分細(xì)節(jié)僅是示例，本發(fā)明主題并不受此限制。圖7是一個(gè)實(shí)施例的小型成像模塊700組件的側(cè)視圖。該成像模塊包括一個(gè)圖像 感應(yīng)器710，其可以類(lèi)似于圖1所示的圖像感應(yīng)器110。成像模塊700還可以包括一個(gè)透鏡 組件750以提供一個(gè)圖像在圖像感應(yīng)器710的有效成像區(qū)域，如圖1所示的有效成像區(qū)域 118。在一個(gè)特別實(shí)施里，透鏡組件750包括一個(gè)上部分，其延伸到一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器元件 如磁體790和線圈770的中心孔中。例如，線圈770可以通過(guò)支架740被機(jī)械安裝到和/ 或連接到圖像感應(yīng)器710。磁體790可以由一個(gè)磁體支撐單元795支撐，盡管本發(fā)明主題 并不受此限制。因此，該圖像被聚焦到圖像感應(yīng)器710上，致動(dòng)器可以調(diào)整透鏡組件750相 對(duì)圖像感應(yīng)器710的位置。此位置方向由箭頭705表示。在磁體790上所示的另外的箭頭 705表示磁體790緊緊連接到透鏡組件750，從而可以與透鏡組件750 —起移動(dòng)。該透鏡組 件可以包括一個(gè)或多個(gè)透鏡，并且一個(gè)或多個(gè)透鏡的縱向位置可以作為一組而被致動(dòng)器調(diào) 整。在一個(gè)特別實(shí)施里，小型成像模塊700還可以包括片彈簧780。圖像感應(yīng)器710可以 包括球狀網(wǎng)格陣列714，以便電連接到一個(gè)或多個(gè)外部部件(圖中未顯示)。一個(gè)包括線圈 770、彈簧780和磁體790的一部分致動(dòng)器722的實(shí)施例將在圖8中顯示詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖8是一個(gè)實(shí)施例的未被啟動(dòng)的致動(dòng)器的一部分722的示意圖。例如，該致動(dòng)器 包括線圈770、片彈簧780和磁體790。箭頭705表示磁體790相對(duì)圖像感應(yīng)器710的位置 可以改變，而線圈770相對(duì)圖像感應(yīng)器710是靜止的，并被緊緊連接到圖像感應(yīng)器710。如 果沒(méi)有電流經(jīng)過(guò)線圈770，該致動(dòng)器未被啟動(dòng)。如果沒(méi)有電流，就沒(méi)有磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生相對(duì)于磁 體790的排斥力。因此，緊緊連接到磁體790上的透鏡組件750仍然保持相當(dāng)靠近圖像感應(yīng) 器710。這些示例只限于被啟動(dòng)的或未被啟動(dòng)的致動(dòng)器。另外，至少部分基于流經(jīng)線圈770 的電流變化幅度，致動(dòng)器的啟動(dòng)程度也是變化的。不同的啟動(dòng)程度變化可以改變透鏡組件 750和圖像感應(yīng)器710之間的距離，從而準(zhǔn)確地控制光到圖像感應(yīng)器710上的聚焦。例如， 透鏡組件750和圖像感應(yīng)器710之間的距離可以至少部分地取決于磁場(chǎng)，其中該距離可以沿著透鏡組件的光軸進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)然，小型成像模塊的這些細(xì)節(jié)僅僅是示例，本發(fā)明主題并 不受此限制。圖9是一個(gè)實(shí)施例的小型成像模塊900的組件側(cè)視圖。此成像模塊可以包括一個(gè) 圖像感應(yīng)器910，其類(lèi)似于圖1所示的圖像感應(yīng)器110。成像模塊900可以類(lèi)似于圖1所示 的成像模塊700，唯一的區(qū)別是成像模塊900的致動(dòng)器是被啟動(dòng)的，而成像模塊700的致動(dòng) 器是未被啟動(dòng)的。在所示的特別實(shí)施例里，被啟動(dòng)的致動(dòng)器增加了圖像感應(yīng)器910和透鏡 組件950之間的距離。成像模塊900包括透鏡組件950以提供一個(gè)圖像在圖像感應(yīng)器910 的有效成像區(qū)域上，如圖1所示的有效成像區(qū)域118。在一個(gè)特別實(shí)施里，透鏡組件950可 以包括一個(gè)上部分，其延伸到一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器元件如磁體990和線圈970的中心孔內(nèi)。磁 體990可以由磁體支撐單元995支撐，盡管本發(fā)明主題并不受此限制。因此，圖像可以被聚 焦在圖像感應(yīng)器910上，致動(dòng)器可以調(diào)整透鏡組件950相對(duì)圖像感應(yīng)器910的位置。這個(gè)位 置的方向由箭頭905表示。磁體990上所示的另外的箭頭905表示磁體990被緊緊連接到 透鏡組件950，從而能夠與透鏡組件950 —起移動(dòng)。該透鏡組件可以包括一個(gè)或多個(gè)透鏡， 并且這一個(gè)或多個(gè)透鏡的縱向位置可以作為一組被致動(dòng)器調(diào)整。在一個(gè)特別實(shí)施里，小型 成像模塊900還可以包括片彈簧980和線圈970，它們可以通過(guò)支架940被機(jī)械安裝到和/ 或連接到圖像感應(yīng)器910。圖像感應(yīng)器910可以包括球狀網(wǎng)格陣列914以便電連接到一個(gè) 或多個(gè)外部部件(圖中未顯示)。一個(gè)包括線圈970、彈簧980和磁體990的一部份致動(dòng)器 922的實(shí)施例將在圖10中詳細(xì)顯示結(jié)構(gòu)。圖10是一個(gè)實(shí)施例的被啟動(dòng)的致動(dòng)器的一部分922的示意圖。例如，該致動(dòng)器包 括線圈970、片彈簧980、和磁體990。箭頭905顯示磁體990相對(duì)圖像感應(yīng)器910的位置可 以改變，而線圈970相對(duì)圖像感應(yīng)器910是靜止的，并被緊緊連接到圖像感應(yīng)器910。如果 有電流流經(jīng)線圈970，該致動(dòng)器被啟動(dòng)。一旦有電流，就有磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生相對(duì)于磁體990的排 斥力。因此，緊緊連接到磁體990的透鏡組件950就可以移動(dòng)而遠(yuǎn)離圖像感應(yīng)器910，從而 增加透鏡組件950和圖像感應(yīng)器910之間的距離。如上所述，這些示例僅限于表示致動(dòng)器是 啟動(dòng)的還是未被啟動(dòng)的。另外，至少部分基于流經(jīng)線圈970的電流變化幅度，致動(dòng)器的啟動(dòng) 程度也是變化的。不同的啟動(dòng)程度可以改變透鏡組件950和圖像感應(yīng)器910之間的距離， 從而準(zhǔn)確地控制光到圖像感應(yīng)器910上的聚焦。例如，透鏡組件950和圖像感應(yīng)器910之 間的距離可以至少部分地取決于磁場(chǎng)，其中該距離可以沿著透鏡組件的光軸進(jìn)行測(cè)量。當(dāng) 然，小型成像模塊的這些細(xì)節(jié)僅是示例，本發(fā)明并不受此限制。圖11是一個(gè)實(shí)施例的小型成像模塊1100的組件分解示意圖。該成像模塊類(lèi)似于 圖1所示的成像模塊100，除了致動(dòng)器160的線圈170和磁體190的相對(duì)位置在致動(dòng)器1160 里可以互換之外。類(lèi)似于成像模塊100，成像模塊1100包括一個(gè)圖像感應(yīng)器1110，其有一 個(gè)球狀網(wǎng)格陣列接口 1115，盡管該成像模塊可以包括各種不同類(lèi)型的電連接。圖像感應(yīng)器 1110可以包括一個(gè)有效成像區(qū)域1118和一個(gè)無(wú)效成像區(qū)域1112，無(wú)效成像區(qū)域1112至少 部分地圍住有效成像區(qū)域1118。無(wú)效成像區(qū)域1112可以是有效成像區(qū)域1118的一個(gè)邊框 或框架，并可以被用來(lái)物理支撐小型成像模塊1100的其它部分。例如，致動(dòng)器1160的一部 分可以通過(guò)支架1140被安裝和/或連接到圖像感應(yīng)器1110的無(wú)效成像區(qū)域1112，盡管本 發(fā)明并不受此限制。在一個(gè)實(shí)施例里，成像模塊1100還包括一透鏡組件1150，其可以包括一個(gè)或多個(gè)透鏡以提供圖像在圖像感應(yīng)器1110的有效成像區(qū)域1118上。如上所述，從而這樣一個(gè)圖像 被聚焦到有效成像區(qū)域1118上，致動(dòng)器1160可以調(diào)整透鏡組件1150相對(duì)圖像感應(yīng)器1110 的位置。在一個(gè)特別實(shí)施里，致動(dòng)器1160可以調(diào)整至少一部分透鏡組件1150相對(duì)圖像感 應(yīng)器1110的縱向位置。如上所述，該透鏡組件可以包括一個(gè)或多個(gè)透鏡，這一個(gè)或多個(gè)該 透鏡的縱向位置可以作為一組而被調(diào)整。在一個(gè)特別實(shí)施里，致動(dòng)器1160包括磁體1190、 磁體支架1195、片彈簧1180、和/或線圈1170。電導(dǎo)線1175可以提供電信號(hào)到線圈1170。 該導(dǎo)線可以是一個(gè)柔性導(dǎo)體，如帶狀物、一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線等。成像模塊1100還可以包括一 個(gè)墊片1120，其被安置在片彈簧1130和圖像感應(yīng)器1110之間。支架1140可以被安裝在片 彈簧1130的外圍區(qū)域上。類(lèi)似于圖1所示的透鏡組件150，透鏡組件150可以包括一個(gè)上部分1158和一個(gè) 下部分1152。每個(gè)部分可以包括一個(gè)或多個(gè)透鏡。上部分1158的直徑小于下部分1152的 直徑。這個(gè)更小直徑的上部分1158可以提供空間給一部分致動(dòng)器1160，這將在以下詳細(xì)描 述，從而獲得相當(dāng)緊湊的成像模塊。圖12是一個(gè)實(shí)施例的小型成像模塊1200的部件側(cè)視圖。該成像模塊類(lèi)似于圖7 所示的成像模塊700，除了致動(dòng)器的線圈1270和磁體1290的相對(duì)位置可以互換之外。類(lèi)似 于成像模塊700，成像模塊1200包括一個(gè)圖像感應(yīng)器1210，其類(lèi)似于圖1所示的圖像傳感 器110。成像模塊1200還包括一透鏡組件1250以提供圖像到圖像感應(yīng)器1210的有效成像 區(qū)域上，如圖1所示的有效成像區(qū)域118。在一個(gè)特別實(shí)施里，透鏡組件1250包括一個(gè)上 部分，其延伸到一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器元件如磁體1290和線圈1270的中心孔內(nèi)。磁體1290可 以通過(guò)支架1240被安裝和/或連接到圖像感應(yīng)器1210。在一個(gè)特別實(shí)施里，磁體1290可 以由一個(gè)磁體支撐單元1295支撐，盡管本發(fā)明并不受此限制。因此，這樣一個(gè)圖像可以被 聚焦到圖像感應(yīng)器1210上，致動(dòng)器可以調(diào)整透鏡組件1250相對(duì)圖像感應(yīng)器1210的位置。 這個(gè)位置的方向由箭頭1205表示。在線圈1270上所示的另外的箭頭1205表示線圈1270 被緊緊連接到透鏡組件1250，從而可以與透鏡組件1250 —起移動(dòng)。這跟成像模塊700的 構(gòu)造完全相反。該透鏡組件可以包括一個(gè)或多個(gè)透鏡，并且著一個(gè)或多個(gè)透鏡的縱向位置 可以作為一組而被致動(dòng)器調(diào)整。在一個(gè)特別實(shí)施里，小型成像模塊1200還可以包括片彈簧 1280。圖像感應(yīng)器1210可以包括球狀網(wǎng)格陣列1214以便電連接到一個(gè)或多個(gè)外部部件 (圖中未顯示)。一個(gè)包含線圈1270、彈簧1280和磁體1290的一部分致動(dòng)器1222的實(shí)施 例將在圖13中詳細(xì)描述。圖13是一個(gè)實(shí)施例的未被啟動(dòng)的致動(dòng)器的一部分1222的示意圖。例如，該致動(dòng)器 包括線圈1270、片彈簧1280、和磁體1290。箭頭1205表示線圈1270相對(duì)圖像感應(yīng)器1210 的位置可以改變，而磁體1290相對(duì)圖像感應(yīng)器1210是靜止的，且通過(guò)支架1240被緊緊連 接到圖像感應(yīng)器1210。如果沒(méi)有電流經(jīng)過(guò)線圈1270，該致動(dòng)器是未被啟動(dòng)的。沒(méi)有電流，就 沒(méi)有磁場(chǎng)用來(lái)產(chǎn)生相對(duì)磁體1290的排斥力。因此，緊緊連接到磁體1290的透鏡組件1250 仍然相當(dāng)靠近圖像應(yīng)感器1210。這些示例只限于表示致動(dòng)器是啟動(dòng)的還是未被啟動(dòng)的。另 外，至少部分基于流經(jīng)線圈1270的電流的變化幅度，致動(dòng)器的啟動(dòng)程度也是變化的。不同 的啟動(dòng)程度可以改變透鏡組件1250和圖像感應(yīng)器1210之間的距離，從而準(zhǔn)確地控制光在 圖像感應(yīng)器1210上的聚焦。例如，透鏡組件1250和圖像感應(yīng)器1210之間的距離可以至少 部分地取決于磁場(chǎng)，其中該距離可以沿著透鏡組件的光軸進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)然，小型成像模塊的這些細(xì)節(jié)僅是范例，本發(fā)明并不受此限制。圖14-16顯示制造多個(gè)致動(dòng)器如圖1和11分別所示的致動(dòng)器160和/或1160的 批量過(guò)程的不同階段。特別地，圖14是一個(gè)實(shí)施例中制造一個(gè)致動(dòng)器部件的透視圖。該部 件可以包括一個(gè)PCB線圈板1430、一個(gè)平面彈簧(如片彈簧)板1420、和/或一個(gè)磁體板 1410。在此，“板”是指一個(gè)相當(dāng)薄的層板，其可以包含多個(gè)部件。例如，磁體板1410可以 包括多個(gè)獨(dú)立磁體，它們被排列安置在一個(gè)陣列內(nèi)，平面彈簧板1420可以包括多個(gè)獨(dú)立平 面彈簧，其被排列安置在一個(gè)陣列內(nèi)，而PCB線圈板1430可以包括多個(gè)獨(dú)立PCB線圈，其被 排列安置在一個(gè)陣列內(nèi)。在制造的早期階段，這些板可以互相排列，并被層壓以形成單個(gè)致 動(dòng)器的一個(gè)陣列1510，如圖15所示。隨后，單個(gè)致動(dòng)器可以通過(guò)沿著單個(gè)致動(dòng)器的邊緣分 割致動(dòng)器陣列1510而被互相分離開(kāi)來(lái)。例如，圖16顯示具有邊緣1620的單個(gè)致動(dòng)器1660 的一個(gè)陣列1610，在這些邊緣處可以進(jìn)行分割以分開(kāi)致動(dòng)器1660。隨后，盡管未有附圖顯 示，在組裝小型成像模塊的過(guò)程期間，分開(kāi)的致動(dòng)器1660可以安裝和/或連接到圖像感應(yīng) 器上。接著，透鏡組件可以安裝到致動(dòng)器1660上，使得透鏡組件的第一部分安置在致動(dòng)器 的中心腔內(nèi)，而透鏡組件的第二部分安置在致動(dòng)器的中心腔和圖像感應(yīng)器之間，如上所述， 其中第一部分的直徑比第二部分的直徑更小。當(dāng)然，制造小型成像模塊的過(guò)程的這些細(xì)節(jié) 僅是示例，本發(fā)明并不受此限制。盡管已經(jīng)描述和敘述了被看作本發(fā)明的示范實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明白， 可以對(duì)其作出各種改變和替換，而不會(huì)脫離本發(fā)明的精神。另外，可以做出許多修改以將特 定情況適配到本發(fā)明的教義，而不會(huì)脫離在此描述的本發(fā)明中心概念。所以，本發(fā)明不受限 于在此披露的特定實(shí)施例，但本發(fā)明還包括屬于本發(fā)明范圍的所有實(shí)施例及其等同物。
權(quán)利要求
1.一個(gè)光學(xué)裝置，包括一個(gè)透鏡組件，其包括一個(gè)或多個(gè)透鏡； 一個(gè)圖像感應(yīng)器，從所述透鏡組件接收光；一個(gè)致動(dòng)器，用來(lái)調(diào)整所述透鏡組件的位置，所述致動(dòng)器包括至少一個(gè)磁體和至少一 個(gè)線圈以產(chǎn)生電磁作用力；和一個(gè)彈簧，其置于所述至少一個(gè)磁體和所述至少一個(gè)線圈之間； 其中所述至少一個(gè)磁體沿著所述透鏡組件的光軸，置于所述至少一個(gè)線圈的頂部； 其中所述透鏡組件的第一部分被安置在所述致動(dòng)器的中心腔內(nèi)，而所述透鏡組件的第 二部分被安置在所述致動(dòng)器的所述中心腔和所述圖像感應(yīng)器之間；其中關(guān)于所述透鏡組件的一個(gè)光軸，所述第一部分的徑向尺寸比所述第二部分的徑向 尺寸更??；其中所述至少一個(gè)磁體被連接到所述透鏡組件的第一部分；和 其中所述致動(dòng)器的至少一部分被連接到所述圖像感應(yīng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中從俯視圖上看，所述致動(dòng)器沒(méi)有超過(guò)所述圖 像感應(yīng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中所述致動(dòng)器的覆蓋區(qū)域比所述圖像感應(yīng)器的 覆蓋區(qū)域小于1.2倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中所述至少一個(gè)線圈被安置在所述透鏡組件的 所述第二部分和所述至少一個(gè)磁體之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中所述至少一個(gè)線圈是印刷電路板(PCB)線圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中所述至少一個(gè)線圈是一個(gè)多層PCB線圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中所述至少一個(gè)線圈是纏繞線圈(wound coil)ο
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中所述致動(dòng)器安裝在所述圖像感應(yīng)器上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中所述彈簧包括第一部分和第二部分，所述彈 簧的第一部分相對(duì)所述圖像感應(yīng)器是可移動(dòng)的，所述彈簧的第二部分相對(duì)所述圖像感應(yīng)器 是固定的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)裝置，其中所述彈簧的所述第一部分被連接到所述至 少一個(gè)磁體。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)裝置，其中所述彈簧的所述第二部分被連接到所述至 少一個(gè)線圈。
12.一種方法，包括安裝一個(gè)透鏡組件到一個(gè)致動(dòng)器的一部分，該透鏡組件包括一個(gè)或多個(gè)透鏡，該致動(dòng) 器包括至少一個(gè)磁體和至少一個(gè)線圈以產(chǎn)生電磁作用力； 安置一個(gè)圖像感應(yīng)器以從所述透鏡組件接收光；和安裝所述致動(dòng)器以調(diào)整所述透鏡組件的位置，所述致動(dòng)器包括至少一個(gè)磁體和至少一 個(gè)線圈以產(chǎn)生電磁作用力；其中安裝所述透鏡組件時(shí)，使得所述透鏡組件的第一部分置于所述致動(dòng)器的中心腔 內(nèi)，而所述透鏡組件的第二部分置于所述致動(dòng)器的所述中心腔和所述圖像感應(yīng)器之間，其中所述透鏡組件的第一部分對(duì)于所述透鏡組件光軸的徑向尺寸比所述透鏡組件的第二部 分的徑向尺寸更小，且其中所述致動(dòng)器至少一部分被連接在所述圖像感應(yīng)器上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括安裝至少一個(gè)片彈簧(leafspring) 0
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述至少一個(gè)片彈簧包括第一部分和第二部 分，所述彈簧的第一部分相對(duì)所述圖像感應(yīng)器是可移動(dòng)的，所述彈簧的第二部分相對(duì)所述 圖像感應(yīng)器是固定的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括連接所述至少一個(gè)片彈簧的所述第一部分 到所述至少一個(gè)磁體上。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括連接所述至少一個(gè)片彈簧的所述第二部分 到所述至少一個(gè)線圈上。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述至少一個(gè)線圈包括一個(gè)印刷電路板(PCB) 線圈。
18.一種方法，包括將以下板狀陣列通過(guò)層壓在一起，而形成一個(gè)包括多個(gè)致動(dòng)器的致動(dòng)器晶圓 一個(gè)印刷電路板(PCB)線圈的板狀陣列； 一個(gè)片彈簧的板狀陣列； 一個(gè)磁體的板狀陣列；切割所述致動(dòng)器晶圓以分開(kāi)所述致動(dòng)器，所述致動(dòng)器包括一個(gè)所述PCB線圈、一個(gè)所 述片彈簧、和一個(gè)所述磁體；連接所述致動(dòng)器到圖像感應(yīng)器；和安裝透鏡組件到所述致動(dòng)器，使得所述透鏡組件的第一部分置于所述致動(dòng)器的中心腔 內(nèi)，而所述透鏡組件的第二部分置于所述致動(dòng)器的所述中心腔和所述圖像感應(yīng)器之間，其 中所述透鏡組件的第一部分對(duì)于所述透鏡組件光軸的徑向尺寸比所述透鏡組件的第二部 分的徑向尺寸更小。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述致動(dòng)器的覆蓋區(qū)域比所述圖像感應(yīng)器的覆 蓋區(qū)域小于1.2倍。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述片彈簧板狀陣列被層壓在所述PCB線圈層 狀陣列和所述磁體層狀陣列之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中在安裝所述透鏡組件到所述致動(dòng)器時(shí)，所述片 彈簧包括第一部分和第二部分，使得所述片彈簧包第一部分相對(duì)所述圖像感應(yīng)器是可移動(dòng) 的，所述片彈簧包第二部分關(guān)于所述圖像感應(yīng)器是固定的。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括連接所述片彈簧的所述第一部分到所述磁體。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括連接所述片彈簧的所述第二部分到所述線圈。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括至少部分地連接所述磁體到所述透鏡組件 的所述第一部分。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述致動(dòng)器的覆蓋區(qū)域幾乎等于所述圖像感應(yīng) 器的覆蓋區(qū)域。
26. 一個(gè)光學(xué)裝置，包括一個(gè)透鏡組件，其包括一個(gè)或多個(gè)透鏡；一個(gè)圖像感應(yīng)器，從所述透鏡組件接收光；一個(gè)致動(dòng)器，以調(diào)整所述透鏡組件的位置，所述致動(dòng)器包括至少一個(gè)磁體和至少一個(gè) 線圈以產(chǎn)生電磁作用力；和一個(gè)彈簧，其置于所述至少一個(gè)磁體和所述至少一個(gè)線圈之間； 其中所述至少一個(gè)線圈沿著光軸安置在所述至少一個(gè)磁體的頂部上； 其中所述透鏡組件的第一部分被安置在所述致動(dòng)器的中心腔內(nèi)，而所述透鏡組件的第 二部分被安置在所述致動(dòng)器的所述中心腔和所述圖像感應(yīng)器之間；其中所述透鏡組件第一部分對(duì)于所述透鏡組件光軸的徑向尺寸比所述透鏡組件第二 部分的徑向尺寸更??；其中所述致動(dòng)器的至少一部分被連接到所述圖像感應(yīng)器； 其中所述線圈被連接到所述透鏡組件的所述第一部分；其中所述彈簧包括第一部分和第二部分，所屬?gòu)椈傻谝徊糠窒鄬?duì)所述圖像感應(yīng)器是可 移動(dòng)的，所屬?gòu)椈傻诙糠窒鄬?duì)圖像感應(yīng)器是固定的；其中所述彈簧的所述第一部分被連接到所述至少一個(gè)線圈；和 其中所述彈簧的所述第二部分被連接到所述至少一個(gè)磁體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個(gè)小尺寸的成像裝置，包括一個(gè)透鏡組件、一個(gè)圖像感應(yīng)器、一個(gè)致動(dòng)器、一個(gè)彈簧；致動(dòng)器用來(lái)調(diào)整所述透鏡組件的位置，所述致動(dòng)器包括至少一個(gè)磁體和至少一個(gè)線圈；彈簧置于所述至少一個(gè)磁體和所述至少一個(gè)線圈之間；其中透鏡組件的第一部分被安置在致動(dòng)器的中心腔內(nèi)，而透鏡組件的第二部分被安置在致動(dòng)器中心腔和圖像感應(yīng)器之間；其中所述第一部分的徑向尺寸比所述第二部分的徑向尺寸更??；其中所述至少一個(gè)磁體被連接到所述第一部分；和其中致動(dòng)器的至少一部分被連接到圖像感應(yīng)器。
文檔編號(hào)H04N5/225GK102004298SQ20101050273
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者彭敏儀, 林小軍, 范建明, 鄭國(guó)星 申請(qǐng)人:香港應(yīng)用科技研究院有限公司